[發明專利]一種氫燃燒水蒸氣活化爐的活性炭活化方法

有效

• 申請號: 201610132061.2
• 申請日: 2016-03-09
• 公開（公告）號: CN105800609B
• 公開（公告）日: 2017-09-05
• 發明（設計）人: 李源;李國強;付亞利;張國杰;張靜;劉俊;張永發
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: C01B32/39
• 分類號: C01B32/39;C01B32/336
• 代理公司: 太原倍智知識產權代理事務所(普通合伙)14111
• 代理人: 戎文華

技術領域

本發明涉及一種活性炭物理活化方法以及活性炭的活化設備，具體是一種氫燃燒水蒸氣對活性炭進行活化的方法及其氫燃燒水蒸氣活化爐。

背景技術

活性炭是一種優良的吸附劑，由于其具有極為發達的內孔結構和較大的比表面積，從而被廣泛的應用在化工廢水處理，環境保護等各個方面。活性炭的生產方法有兩種，化學活化法和物理活化法。

現有物理活化方法中通常有兩種活化爐，一種為立式活化爐，另一種為臥式旋轉活化爐。立式活化爐以斯列普爐為主，其主要缺點在于：結構復雜，對進料要求高，技術要求高。臥式活化爐是靠爐體自身傾斜角度和斜抄板推進來使物料前進，再生產過程中易出現物料前進速度不好控制，活化效果不均勻的現象。再者，上述兩種活化爐都是利用爐體內的加熱區進行活化過程中的升溫。現有活化方法中活化過程都需要外界不停地提供能量，這在一定程度上加大了資源投入，也造成了資源浪費，即活化中的能量不能被整個活化過程合理利用。

如公開號為 CN101643206A公開了一種“直接給水式蓄熱活化方法及其直接給水式蓄熱活化爐”，該方法是直接將水注入到活化爐的蓄熱室中，并且另外增加對被注水的蓄熱室的能量補償，通過能量的補償以彌補注水后蓄熱室頂部溫度的下降，確保了活化爐主體內活化帶的工作溫度；它是由兩個活化爐主體、燃燒室、兩個蓄熱室、兩個上連煙道和排煙道，兩個供水裝置和能量補償裝置組成。該活化方法在活化過程中能量主來源為兩個燃燒室，蓄熱室輔助，在實際運行中還需要給蓄熱室進行熱量補充，設計結構復雜，且相同的活化過程中該法所用能量消耗較大。

再如公開號為CN103408008A公開了“一種活化爐”，包括反應爐和供水儲汽罐，所述反應爐包括爐膛，所述供水儲汽罐上設有水管、蒸汽管和輸出管，所述輸出管和所述爐膛連通，所述爐膛內設有加熱管，所述水管和所述蒸汽管通過所述加熱管連通。通過上述方案，設置供水儲汽罐，供水儲氣罐延伸出水管和蒸汽管，在爐膛內連通，從而利用爐膛溫度加熱水成為水蒸氣，再將水蒸氣輸入爐膛內與炭進行活化反應。該活化爐在實際操作過程中，通入活化爐的水在氣化和活化這兩個過程中的實際消耗量是未知的，活化過程中水蒸氣的實際消耗量只能按照特定的計算公式進行換算，存在不準確的因素。其次活化過程中易出現活化效果不均勻的現象。

發明內容

本發明要解決的具體技術問題是在氫燃燒水蒸氣活化爐中，連續均勻地通入氧氣和氫氣，氫氣和氧氣反應釋放的熱量為活化爐內的活化過程提供能量，再者，以通入的氧氣量精確控制水蒸氣的生成量，進而精確整個活化過程，實現一種氫燃燒水蒸氣活化爐及其活性炭的活化方法。

本發明的實現方案如下。

一種氫燃燒水蒸氣活化爐的活性炭活化方法，所述活性炭的活化方法是按下列步驟進行的：

（1）原料處理

將原料進行粉碎和篩選成直徑為8-12mm，長度為10-15mm的活性炭炭化原料，取活性炭炭化料200-500g，并通過加料口加入到活化爐的活化反應段；

（2）一次爐體加熱活性

在活化爐的活化反應段中，炭化料在氮氣氣氛下，壓力為常壓，氫燃燒水蒸氣活化爐的爐體加熱區以5-25℃/min的速率升溫到活化溫度為700-1000℃后，形成活性炭初料；

（3）二次活化

在活化爐底層由氫氣通入管和氧氣通入管按18~25：1的比例同時通入氫氣和氧氣，并經氫氧混合器混合后，通過一級氣體分布板上升進入活化爐氣體混合燃燒段與通入的氮氣進行混合反應生成水蒸氣，并以水蒸氣為活化劑上升通過二級氣體分布板進入氣體緩沖分布段進行緩沖，后上升通過物料支撐氣體分布板與一次活性炭初料進行活化反應，反應所需要的熱量由兩部分組成，一部分為氫燃燒釋放的熱量，另一部分為爐體加熱區提供能量，反應時間為40-80min，活化結束后，在氮氣氣氛下，降溫后獲得活性炭成品170-430g。

進一步的附加的技術方案如下。

所述形成活性炭初料是炭化料在氮氣氣氛下，壓力為常壓，升溫速率是15~20℃/min，活化溫度為800-900℃。

所述氧氣的通入速率是0.4-0.8mL/min，氫氣的通入速率是8-16mL/min，氫氣和氧氣通入的比例是18~23：1

所述氧氣的通入速率是0.7mL/min，氫氣的通入速率是12mL/min，氫氣和氧氣通入的比例是20~22：1。

所述氮氣的通入速率是0.5-3L/min。